Kde probíhá temná fáze fotosyntézy. Světelná fáze fotosyntézy. Během které fáze fotosyntézy dochází k syntéze ATP?

- syntéza organických látek z oxidu uhličitého a vody s povinným využitím světelné energie:

6CO2 + 6H20 + Q světlo → C6H12O6 + 6O2.

U vyšších rostlin je orgánem fotosyntézy list a organelami fotosyntézy jsou chloroplasty (struktura chloroplastů - přednáška č. 7). Membrány chloroplastových tylakoidů obsahují fotosyntetické pigmenty: chlorofyly a karotenoidy. Existuje několik různých typů chlorofylu (např. abeceda), hlavní je chlorofyl A. V molekule chlorofylu lze rozlišit porfyrinovou „hlavu“ s atomem hořčíku uprostřed a fytolovým „ocáskem“. Porfyrinová „hlava“ je plochá struktura, je hydrofilní, a proto leží na povrchu membrány, která směřuje do vodného prostředí stromatu. Fytolový „ocásek“ je hydrofobní a díky tomu zadržuje molekulu chlorofylu v membráně.

Chlorofyly absorbují červené a modrofialové světlo, odrážejí zelené světlo, a proto dodávají rostlinám jejich charakteristickou zelenou barvu. Molekuly chlorofylu v thylakoidních membránách jsou organizovány do fotosystémy. Rostliny a modrozelené řasy mají fotosystém-1 a fotosystém-2, zatímco fotosyntetické bakterie mají fotosystém-1. Pouze fotosystém-2 může rozkládat vodu, aby uvolnil kyslík a vzal elektrony z vodíku vody.

Fotosyntéza je komplexní vícekrokový proces; fotosyntézní reakce se dělí do dvou skupin: reakce světelná fáze a reakce temná fáze.

Světelná fáze

Tato fáze probíhá pouze za přítomnosti světla v thylakoidních membránách za účasti chlorofylu, elektronových transportních proteinů a enzymu ATP syntetázy. Pod vlivem kvanta světla jsou excitovány elektrony chlorofylu, opouštějí molekulu a vstupují na vnější stranu thylakoidní membrány, která se nakonec nabije záporně. Oxidované molekuly chlorofylu jsou redukovány a odebírají elektrony z vody umístěné v intrathylakoidním prostoru. To vede k rozpadu nebo fotolýze vody:

H 2 O + Q světlo → H + + OH -.

Hydroxylové ionty odevzdávají své elektrony a stávají se reaktivními radikály.OH:

OH - → .OH + e - .

OH radikály se spojují za vzniku vody a volného kyslíku:

4NO. → 2H20 + 02.

V tomto případě je kyslík odstraněn do vnějšího prostředí a protony se hromadí uvnitř thylakoidu v „zásobníku protonů“. V důsledku toho je tylakoidní membrána na jedné straně nabita kladně díky H + a na druhé straně díky elektronům záporně. Když potenciální rozdíl mezi vnější a vnitřní stranou thylakoidní membrány dosáhne 200 mV, jsou protony protlačeny kanály ATP syntetázy a ADP je fosforylován na ATP; Atomový vodík se používá k obnovení specifického nosiče NADP + (nikotinamid adenindinukleotid fosfát) na NADPH 2:

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

Během světelné fáze tedy dochází k fotolýze vody, která je doprovázena třemi nejdůležitější procesy: 1) syntéza ATP; 2) tvorba NADPH 2; 3) tvorba kyslíku. Kyslík difunduje do atmosféry, ATP a NADPH 2 jsou transportovány do stromatu chloroplastu a účastní se procesů temné fáze.

1 - stroma chloroplastu; 2 - grana tylakoid.

Temná fáze

Tato fáze se vyskytuje ve stromatu chloroplastu. Jeho reakce nevyžadují světelnou energii, takže k nim dochází nejen za světla, ale i ve tmě. Reakce v temné fázi jsou řetězcem po sobě jdoucích přeměn oxidu uhličitého (pocházejícího ze vzduchu), vedoucích ke vzniku glukózy a dalších organických látek.

První reakcí v tomto řetězci je fixace oxidu uhličitého; Akceptor oxidu uhličitého je pětiuhlíkový cukr. ribulóza bifosfát(RiBF); enzym katalyzuje reakci Ribulóza bifosfát karboxyláza(RiBP karboxyláza). V důsledku karboxylace ribulosabisfosfátu vzniká nestabilní šestiuhlíková sloučenina, která se okamžitě rozpadne na dvě molekuly kyselina fosfoglycerová(FGK). Poté nastává cyklus reakcí, ve kterém je kyselina fosfoglycerová přeměněna prostřednictvím řady meziproduktů na glukózu. Tyto reakce využívají energii ATP a NADPH 2 vytvořenou ve světelné fázi; Cyklus těchto reakcí se nazývá „Calvinův cyklus“:

6C02 + 24H + + ATP -> C6H12O6 + 6H20.

Kromě glukózy vznikají při fotosyntéze další monomery složitých organických sloučenin – aminokyseliny, glycerol a mastné kyseliny, nukleotidy. V současné době existují dva typy fotosyntézy: C 3 - a C 4 fotosyntéza.

C 3-fotosyntéza

Jedná se o typ fotosyntézy, při které jsou prvním produktem tříuhlíkové (C3) sloučeniny. Fotosyntéza C 3 byla objevena před fotosyntézou C 4 (M. Calvin). Je to fotosyntéza C3, která je popsána výše, pod nadpisem „Fáze temna“. Charakteristické znaky C 3 fotosyntézy: 1) akceptorem oxidu uhličitého je RiBP, 2) karboxylační reakce RiBP je katalyzována RiBP karboxylázou, 3) v důsledku karboxylace RiBP vzniká šestiuhlíková sloučenina, která se rozkládá na dvě PGA. FGK je obnoven na triosafosfáty(TF). Část TF se používá k regeneraci RiBP a část se přeměňuje na glukózu.

1 - chloroplast; 2 - peroxisom; 3 - mitochondrie.

Jedná se o absorpci kyslíku závislou na světle a uvolňování oxidu uhličitého. Na začátku minulého století bylo zjištěno, že kyslík potlačuje fotosyntézu. Jak se ukázalo, pro RiBP karboxylázu může být substrátem nejen oxid uhličitý, ale také kyslík:

O 2 + RiBP → fosfoglykolát (2C) + PGA (3C).

Enzym se nazývá RiBP oxygenáza. Kyslík je kompetitivním inhibitorem fixace oxidu uhličitého. Fosfátová skupina se odštěpí a z fosfoglykolátu se stane glykolát, který musí rostlina využít. Vstupuje do peroxisomů, kde je oxidován na glycin. Glycin vstupuje do mitochondrií, kde dochází k jeho oxidaci na serin, přičemž dochází ke ztrátě již fixovaného uhlíku ve formě CO2. V důsledku toho se dvě molekuly glykolátu (2C + 2C) přemění na jednu PGA (3C) a CO2. Fotorespirace vede ke snížení výnosu C3 rostlin o 30-40 % ( Se 3 rostlinami- rostliny charakterizované C 3 fotosyntézou).

C 4 fotosyntéza je fotosyntéza, při které jsou prvním produktem čtyřuhlíkové (C 4) sloučeniny. V roce 1965 bylo zjištěno, že u některých rostlin (cukrová třtina, kukuřice, čirok, proso) jsou prvními produkty fotosyntézy čtyřuhlíkové kyseliny. Tyto rostliny byly tzv Se 4 rostlinami. V roce 1966 australští vědci Hatch a Slack ukázali, že rostliny C4 nemají prakticky žádnou fotorespiraci a mnohem efektivněji absorbují oxid uhličitý. Dráha přeměn uhlíku v C 4 rostlinách se začala nazývat od Hatch-Slack.

Rostliny C 4 se vyznačují zvláštní anatomickou stavbou listu. Všechny cévní svazky jsou obklopeny dvojitou vrstvou buněk: vnější vrstvou jsou buňky mezofylu, vnitřní vrstvou jsou buňky pochvy. Oxid uhličitý je fixován v cytoplazmě buněk mezofylu, akceptor ano fosfoenolpyruvát(PEP, 3C), v důsledku karboxylace PEP vzniká oxalacetát (4C). Proces je katalyzován PEP karboxyláza. Na rozdíl od RiBP karboxylázy má PEP karboxyláza větší afinitu k CO 2 a hlavně neinteraguje s O 2 . Mezofilní chloroplasty mají mnoho zrn, kde aktivně probíhají reakce světelné fáze. Reakce temné fáze se vyskytují v chloroplastech buněk pochvy.

Oxalacetát (4C) je přeměněn na malát, který je transportován přes plasmodesmata do buněk pochvy. Zde se dekarboxyluje a dehydrogenuje za vzniku pyruvátu, CO 2 a NADPH 2 .

Pyruvát se vrací do mezofylových buněk a je regenerován pomocí energie ATP v PEP. CO 2 je opět fixován RiBP karboxylázou za vzniku PGA. Regenerace PEP vyžaduje energii ATP, takže vyžaduje téměř dvakrát tolik energie než fotosyntéza C 3 .

Význam fotosyntézy

Díky fotosyntéze se ročně absorbují z atmosféry miliardy tun oxidu uhličitého a uvolňují se miliardy tun kyslíku; fotosyntéza je hlavním zdrojem tvorby organických látek. Kyslík tvoří ozónovou vrstvu, která chrání živé organismy před krátkovlnným ultrafialovým zářením.

Při fotosyntéze využívá zelený list jen asi 1 % sluneční energie, která na něj dopadá, produktivita je asi 1 g organické hmoty na 1 m2 povrchu za hodinu.

Chemosyntéza

Syntéza organických sloučenin z oxidu uhličitého a vody, prováděná nikoli díky energii světla, ale díky energii oxidace anorganických látek, se nazývá chemosyntéza. Chemosyntetické organismy zahrnují některé typy bakterií.

Nitrifikační bakterie amoniak se oxiduje na dusný a poté na kyselinu dusičnou (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

Železné bakterie přeměnit železité železo na oxidové železo (Fe 2+ → Fe 3+).

Sirné bakterie oxidovat sirovodík na síru nebo kyselinu sírovou (H 2 S + ½ O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

V důsledku oxidačních reakcí anorganických látek se uvolňuje energie, kterou ukládají bakterie ve formě vysokoenergetických vazeb ATP. ATP slouží k syntéze organických látek, která probíhá podobně jako reakce temné fáze fotosyntézy.

Chemosyntetické bakterie přispívají k akumulaci minerálů v půdě, zlepšují úrodnost půdy, podporují čištění odpadních vod atd.

Jít do přednášky č. 11„Koncept metabolismu. Biosyntéza bílkovin"

Jít do přednášky č. 13"Metody dělení eukaryotických buněk: mitóza, meióza, amitóza"

Fotosyntéza- syntéza organických sloučenin z anorganických pomocí světelné energie (hv). Celková rovnice pro fotosyntézu je:

6CO2 + 6H20 → C6H12O6 + 6O2

Fotosyntéza probíhá za účasti fotosyntetických pigmentů, které mají jedinečnou vlastnost přeměňovat energii slunečního záření na energii chemické vazby ve formě ATP. Fotosyntetické pigmenty jsou látky podobné proteinům. Nejdůležitější z nich je barvivo chlorofyl. U eukaryot jsou fotosyntetické pigmenty uloženy ve vnitřní membráně plastidů, u prokaryot v invaginacích cytoplazmatické membrány.

Struktura chloroplastu je velmi podobná struktuře mitochondrií. Vnitřní membrána grana thylakoidů obsahuje fotosyntetické pigmenty, stejně jako proteiny elektronového transportního řetězce a molekuly enzymu ATP syntetázy.

Proces fotosyntézy se skládá ze dvou fází: světla a tmy.

Světelná fáze Fotosyntéza probíhá pouze na světle v membráně grana thylakoidu. V této fázi chlorofyl absorbuje světelná kvanta, produkuje molekulu ATP a fotolýzu vody.

Pod vlivem světelného kvanta (hv) ztrácí chlorofyl elektrony a přechází do excitovaného stavu:

Chl → Chl + e -

Tyto elektrony jsou přenášeny nosiči ven, tzn. povrch thylakoidní membrány přivrácený k matrici, kde se hromadí.

Uvnitř thylakoidů zároveň dochází k fotolýze vody, tzn. jeho rozklad pod vlivem světla

2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e —

Vzniklé elektrony jsou přenášeny nosiči na molekuly chlorofylu a obnovují je: molekuly chlorofylu se vracejí do stabilního stavu.

Protony vodíku vzniklé při fotolýze vody se hromadí uvnitř thylakoidu a vytvářejí rezervoár H +. Výsledkem je, že vnitřní povrch thylakoidní membrány je nabit kladně (díky H+) a vnější povrch záporně (díky e-). Jak se opačně nabité částice hromadí na obou stranách membrány, rozdíl potenciálů se zvyšuje. Když potenciálový rozdíl dosáhne kritické hodnoty, síla elektrického pole začne tlačit protony přes kanál ATP syntetázy. Energie uvolněná v tomto případě se používá k fosforylaci molekul ADP:

ADP + P → ATP

Vznik ATP při fotosyntéze pod vlivem světelné energie se nazývá fotofosforylace.

Vodíkové ionty, jakmile jsou na vnějším povrchu thylakoidní membrány, se tam setkávají s elektrony a tvoří atomární vodík, který se váže na molekulu nosiče vodíku NADP (nikotinamid adenindinukleotid fosfát):

2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2

Během světelné fáze fotosyntézy tedy probíhají tři procesy: tvorba kyslíku rozkladem vody, syntéza ATP a tvorba atomů vodíku ve formě NADP H2. Kyslík difunduje do atmosféry, ATP a NADP H2 se účastní procesů temné fáze.

Temná fáze fotosyntéza probíhá v matrici chloroplastů za světla i ve tmě a představuje řadu postupných přeměn CO 2 přicházejícího ze vzduchu v Calvinově cyklu. Reakce v temné fázi se provádějí pomocí energie ATP. V Calvinově cyklu se CO 2 váže s vodíkem z NADP H 2 za vzniku glukózy.

V procesu fotosyntézy se kromě monosacharidů (glukóza aj.) syntetizují monomery dalších organických sloučenin – aminokyselin, glycerolu a mastných kyselin. Rostliny tak díky fotosyntéze poskytují sobě i všemu živému na Zemi potřebné organické látky a kyslík.

Srovnávací charakteristiky fotosyntéza a dýchání eukaryot je uvedeno v tabulce:

Jak stručně a jasně vysvětlit tak složitý proces, jakým je fotosyntéza? Rostliny jsou jediné živé organismy, které si mohou produkovat vlastní potravu. Jak to dělají? Pro růst a příjem všech potřebných látek z životní prostředí: oxid uhličitý - ze vzduchu, vody a - z půdy. Potřebují také energii, kterou získávají ze slunečních paprsků. Tato energie spouští určité chemické reakce, během kterých se oxid uhličitý a voda přeměňují na glukózu (potravu) a dochází k fotosyntéze. Podstatu procesu lze stručně a srozumitelně vysvětlit i dětem školního věku.

„Společně se Světlem“

Slovo „fotosyntéza“ pochází ze dvou řeckých slov – „foto“ a „syntéza“, jejichž kombinace znamená „společně se světlem“. Sluneční energie se přeměňuje na chemickou energii. Chemická rovnice fotosyntézy:

6C02 + 12H20 + světlo = C6H12O6 + 602 + 6H20.

To znamená, že 6 molekul oxidu uhličitého a dvanáct molekul vody se používá (spolu se slunečním zářením) k výrobě glukózy, což má za následek šest molekul kyslíku a šest molekul vody. Pokud to znázorníte jako slovní rovnici, dostanete následující:

Voda + slunce => glukóza + kyslík + voda.

Slunce je velmi silným zdrojem energie. Lidé se ho vždy snaží využít k výrobě elektřiny, zateplování domů, ohřevu vody a tak dále. Rostliny „přišly“ na to, jak využít sluneční energii před miliony let, protože to bylo nezbytné pro jejich přežití. Fotosyntézu lze stručně a jasně vysvětlit takto: rostliny využívají světelnou energii slunce a přeměňují ji na chemickou energii, jejímž výsledkem je cukr (glukóza), jehož přebytek se ukládá jako škrob v listech, kořenech, stoncích a semena rostliny. Sluneční energie se přenáší na rostliny, stejně jako na zvířata, která tyto rostliny jedí. Když rostlina potřebuje živiny pro růst a další životní procesy, jsou tyto zásoby velmi užitečné.

Jak rostliny absorbují energii ze slunce?

Když mluvíme krátce a jasně o fotosyntéze, stojí za to se zabývat otázkou, jak rostliny zvládají absorbovat sluneční energii. K tomu dochází díky speciální struktuře listů, která zahrnuje zelené buňky - chloroplasty, které obsahují speciální látku zvanou chlorofyl. Právě to dává listům jejich zelenou barvu a je zodpovědné za pohlcování energie ze slunečního záření.

Proč je většina listů široká a plochá?

Fotosyntéza probíhá v listech rostlin. Úžasným faktem je, že rostliny jsou velmi dobře přizpůsobeny k zachycování slunečního záření a absorbování oxidu uhličitého. Díky široké ploše bude zachyceno mnohem více světla. Právě z tohoto důvodu jsou také solární panely, které se někdy instalují na střechy domů, široké a ploché. Čím větší povrch, tím lepší absorpce.

Co dalšího je pro rostliny důležité?

Stejně jako lidé potřebují i ​​rostliny prospěšné živiny, aby zůstaly zdravé, rostly a dobře plnily své životně důležité funkce. Prostřednictvím kořenů získávají z půdy minerály rozpuštěné ve vodě. Pokud půda postrádá minerální živiny, rostlina se nebude vyvíjet normálně. Zemědělci často testují půdu, aby zajistili, že má dostatek živin pro růst plodin. V opačném případě se uchýlit k použití hnojiv obsahujících základní minerály pro výživu a růst rostlin.

Proč je fotosyntéza tak důležitá?

Abychom dětem stručně a jasně vysvětlili fotosyntézu, stojí za to říci, že tento proces je jednou z nejdůležitějších chemických reakcí na světě. Jaké důvody existují pro tak hlasité prohlášení? Za prvé, fotosyntéza živí rostliny, které zase živí všechny ostatní živé bytosti na planetě, včetně zvířat a lidí. Za druhé, v důsledku fotosyntézy se do atmosféry uvolňuje kyslík nezbytný pro dýchání. Všechny živé věci vdechují kyslík a vydechují oxid uhličitý. Rostliny to naštěstí dělají naopak, takže jsou pro lidi i zvířata velmi důležité, protože jim dávají schopnost dýchat.

Úžasný proces

Rostliny, jak se ukázalo, také vědí, jak dýchat, ale na rozdíl od lidí a zvířat absorbují oxid uhličitý ze vzduchu, nikoli kyslík. Rostliny také pijí. Proto je třeba je zalévat, jinak zemřou. Pomocí kořenového systému se voda a živiny dopravují do všech částí rostlinného těla a malými otvory na listech se vstřebává oxid uhličitý. Spusťte spuštění chemická reakce je sluneční světlo. Všechny získané metabolické produkty jsou využívány rostlinami k výživě, kyslík se uvolňuje do atmosféry. Takto můžete stručně a jasně vysvětlit, jak probíhá proces fotosyntézy.

Fotosyntéza: světlá a temná fáze fotosyntézy

Uvažovaný proces se skládá ze dvou hlavních částí. Existují dvě fáze fotosyntézy (popis a tabulka níže). První se nazývá světelná fáze. Vyskytuje se pouze za přítomnosti světla v thylakoidních membránách za účasti chlorofylu, elektronových transportních proteinů a enzymu ATP syntetázy. Co dalšího skrývá fotosyntéza? Zapalujte a nahrazujte se navzájem, jak den a noc postupují (Calvinovy ​​cykly). Během temné fáze dochází k produkci stejné glukózy, potravy pro rostliny. Tento proces se také nazývá reakce nezávislá na světle.

Závěr

Ze všeho výše uvedeného lze vyvodit následující závěry:

• Fotosyntéza je proces, který vyrábí energii ze slunce.
• Světelná energie ze slunce je přeměněna na chemickou energii pomocí chlorofylu.
• Chlorofyl dodává rostlinám jejich zelenou barvu.
• Fotosyntéza probíhá v chloroplastech rostlinných listových buněk.
• Oxid uhličitý a voda jsou nezbytné pro fotosyntézu.
• Oxid uhličitý vstupuje do rostliny drobnými otvory, průduchy a kyslík jimi vystupuje.
• Voda se do rostliny vstřebává přes její kořeny.
• Bez fotosyntézy by na světě nebylo žádné jídlo.

S nebo bez použití světelné energie. Je charakteristický pro rostliny. Podívejme se dále, jaké jsou tmavé a světlé fáze fotosyntézy.

Obecná informace

Orgánem fotosyntézy u vyšších rostlin je list. Chloroplasty fungují jako organely. Fotosyntetické pigmenty jsou přítomny v membránách jejich thylakoidů. Jsou to karotenoidy a chlorofyly. Ty existují v několika formách (a, c, b, d). Hlavním z nich je a-chlorofyl. Jeho molekula obsahuje porfyrinovou „hlavu“ s atomem hořčíku umístěným uprostřed a také fytolový „ocásek“. První prvek je prezentován jako plochá struktura. „Hlava“ je hydrofilní, proto se nachází na té části membrány, která směřuje do vodního prostředí. Fytolový "ocásek" je hydrofobní. Díky tomu zadržuje molekulu chlorofylu v membráně. Chlorofyly absorbují modrofialové a červené světlo. Odrážejí také zelenou barvu a dodávají rostlinám jejich charakteristickou barvu. V thylaktoidních membránách jsou molekuly chlorofylu organizovány do fotosystémů. Pro modrozelené řasy a rostliny jsou charakteristické systémy 1 a 2. Fotosyntetické bakterie mají pouze první. Druhý systém může rozkládat H 2 O a uvolňovat kyslík.

Světelná fáze fotosyntézy

Procesy probíhající v rostlinách jsou složité a vícestupňové. Zejména se rozlišují dvě skupiny reakcí. Jsou to tmavé a světlé fáze fotosyntézy. K tomu druhému dochází za účasti enzymu ATP, proteinů přenosu elektronů a chlorofylu. Světelná fáze fotosyntézy probíhá v thylaktoidních membránách. Elektrony chlorofylu se excitují a opouštějí molekulu. Poté skončí na vnějším povrchu thylaktoidní membrány. Ta se naopak nabije záporně. Po oxidaci začíná redukce molekul chlorofylu. Odebírají elektrony z vody, která je přítomna v intralakoidním prostoru. Světelná fáze fotosyntézy tedy nastává v membráně při rozpadu (fotolýze): H 2 O + Q světlo → H + + OH -

Hydroxylové ionty se mění na reaktivní radikály a darují své elektrony:

OH - → .OH + e -

OH radikály se spojují za vzniku volného kyslíku a vody:

4NO. → 2H20 + 02.

V tomto případě je kyslík odváděn do okolního (vnějšího) prostředí a protony se hromadí uvnitř thylaktoidu ve speciálním „rezervoáru“. Výsledkem je, že tam, kde dochází ke světelné fázi fotosyntézy, dostává tylaktoidní membrána kladný náboj díky H + na jedné straně. Zároveň se vlivem elektronů nabíjí záporně.

Fosfyrylace ADP

Tam, kde nastává světelná fáze fotosyntézy, existuje potenciální rozdíl mezi vnitřním a vnějším povrchem membrány. Když dosáhne 200 mV, začnou se protony protlačovat kanály ATP syntetázy. Světelná fáze fotosyntézy tedy nastává v membráně, když je ADP fosforylován na ATP. V tomto případě je atomový vodík odeslán, aby obnovil speciální nosič nikotinamid adenindinukleotid fosfát NADP+ na NADP.H2:

2Н + + 2е — + NADP → NADP.Н 2

Světelná fáze fotosyntézy tedy zahrnuje fotolýzu vody. To je zase doprovázeno třemi nejdůležitějšími reakcemi:

1. Syntéza ATP.
2. Vznik NADP.H 2.
3. Tvorba kyslíku.

Světelná fáze fotosyntézy je doprovázena uvolňováním fotosyntézy do atmosféry. NADP.H2 a ATP se přesunou do stromatu chloroplastu. Tím je dokončena světelná fáze fotosyntézy.

Další skupina reakcí

Temná fáze fotosyntézy nevyžaduje světelnou energii. Jde do stromatu chloroplastu. Reakce jsou prezentovány ve formě řetězce postupných přeměn oxidu uhličitého přicházejícího ze vzduchu. V důsledku toho vzniká glukóza a další organické látky. První reakcí je fixace. Ribulóza bifosfát (pětiuhlíkový cukr) RiBP působí jako akceptor oxidu uhličitého. Katalyzátorem v reakci je ribulózabifosfátkarboxyláza (enzym). V důsledku karboxylace RiBP vzniká šestiuhlíková nestabilní sloučenina. Téměř okamžitě se rozloží na dvě molekuly PGA (kyselina fosfoglycerová). Poté nastává cyklus reakcí, kdy se přeměňuje na glukózu prostřednictvím několika meziproduktů. Využívají energii NADP.H 2 a ATP, které byly přeměněny během světelné fáze fotosyntézy. Cyklus těchto reakcí se nazývá „Calvinův cyklus“. Může být reprezentován následovně:

6CO2 + 24H+ + ATP → C6H12O6 + 6H20

Kromě glukózy vznikají při fotosyntéze další monomery organických (komplexních) sloučenin. Patří sem zejména mastné kyseliny, glycerol, aminokyseliny a nukleotidy.

C3 reakce

Jsou typem fotosyntézy, která jako první produkt produkuje tříuhlíkové sloučeniny. Právě to je výše popsáno jako Calvinův cyklus. Charakteristické rysy C3 fotosyntézy jsou:

1. RiBP je akceptorem oxidu uhličitého.
2. Karboxylační reakce je katalyzována RiBP karboxylázou.
3. Vznikne šestiuhlíková látka, která se následně rozloží na 2 FHA.

Kyselina fosfoglycerová se redukuje na TP (triosafosfáty). Některé z nich se používají k regeneraci bifosfátu ribulózy a zbytek se přeměňuje na glukózu.

C4 reakce

Tento typ fotosyntézy se vyznačuje výskytem čtyřuhlíkových sloučenin jako prvního produktu. V roce 1965 bylo zjištěno, že látky C4 se objevují nejprve v některých rostlinách. Toto bylo stanoveno například pro proso, čirok, cukrovou třtinu a kukuřici. Tyto plodiny se staly známými jako rostliny C4. Příští rok, 1966, Slack a Hatch (australští vědci) zjistili, že téměř úplně postrádají fotorespiraci. Bylo také zjištěno, že takové rostliny C4 absorbují oxid uhličitý mnohem efektivněji. V důsledku toho se cesta transformace uhlíku v takových plodinách začala nazývat Hatch-Slack cesta.

Závěr

Význam fotosyntézy je velmi velký. Oxid uhličitý je díky ní každoročně absorbován z atmosféry v obrovských objemech (miliardy tun). Místo toho se neuvolňuje méně kyslíku. Fotosyntéza působí jako hlavní zdroj tvorby organických sloučenin. Kyslík se podílí na tvorbě ozonové vrstvy, která chrání živé organismy před účinky krátkovlnného UV záření. Během fotosyntézy pohltí list pouze 1 % celkové energie světla dopadajícího na něj. Jeho produktivita je do 1 g organická sloučenina na 1 čtvereční m povrchu za hodinu.